경량로봇을 이용한 섬세한 손길

기업들이 인력이 부족하여 전문인력을 목적에 맞게 투입하고 표준 프로세스는 자동화하고 있다. 여기에 경량로봇이 장점을 발휘한다.

아코스 도모토(Ákos Dömötör): Optoforce Ltd. CEO

산업계에 도움의 손길을 필요하다. 엔진은 시동을 걸었지만 전문인력 부족으로 주문을 처리하지 못하고 잠재적인 성장도 포기할 판이다. 예견되는 노동력 부족으로 제조업체의 혁신이 정지하기 전에 다른 해법과 전략을 찾아야 한다.

존재하는 자원을 목적에 맞게 사용하기

OptoForce의 촉각센서는 로봇과 그리퍼 사이에 설치된다.

노동력을 장기적으로 공급하는 것 외에, 존재하는 자원을 최대한 활용하는 것, 무엇보다 전문 인력은 목적에 맞게 자신의 능력에 맞는 분야에 투입하고 가치창출을 최적화하는 것이 중요하다. 이러한 전략은 모든 표준 프로세스를 일관되게 자동화하는 것을 전제로 한다. Universal Robots, Kuka, ABB의 경량로봇은 최근 몇 년간 이러한 현상에서 결정적인 요소로 부각되었다. 경량로봇은 안전펜스 없이 사람과 직접적으로 접촉하는 작업환경에서 함께 일하고 간단하게 취급할 수 있도록 설계되었다. 경량로봇은 중소기업에게도 „도움의 손길“이 되는 잠재력을 제공한다. 경량로봇에 적합한 주변장치를 장착하여 복잡한 제조 프로세스를 자동화할 수 있다.

여기에 경량로봇에 촉각을 제공하는 헝가리의 Optoforce 햅틱 센서와 같은 센서 장치가 핵심적 역할을 한다. 햅틱 센서를 추가하면 로봇 암이 실제로 인간의 손에 근접한 능력을 갖게 된다. 이런 자동화 프로젝트를 이행하려면, 센서가 촉각 자체만으로는 부족하며, 그에 속한 „지능“이 함께 있어야 한다. Optoforce의 센서는 하드웨어인 센서 외에 정밀 조립, 표면 처리, 품질 점검, 핸들링과 같은 다양한 사용영역에 통합한 광범위한 어플리케이션 패키지를 포함하고 있다. 또한 노동과 비용이 많이 드는 통합단계 없이 적용사례를 최단시간에 실현하고 있다.

적절한 비용으로 회로기판실장 자동화하기

다음은 Optoforce 센서의 중요한 두 가지 적용 범위, 즉 회로기판 실장과 정교한 표면가공을 자세하게 소개한다.

다음은 Optoforce 센서의 중요한 두 가지 적용 범위, 즉 회로기판 실장과 정교한 표면가공을 자세하게 소개한다. 라디오와 TV가 보급되면서 회로기판실장은 전자장치 제조에서 표준 프로세스가 되었다. 이 프로세스의 첫 부분은 이미 자동화되었으나, 복잡한 조립을 위한 그립과 재료취급은 아직까지 수작업으로 처리하고 있다. 스마트폰에 장착되는 것과 같이 고도로 민감한 전자장치 생산업체는 이러한 작업을 오래 전부터 인간 손의 미세한 촉감에 의지해 왔다. 유튜브에 올라와 있는 수많은 온라인 튜토리얼 중 DDR4은 컴퓨터 회로기판에 메모리를 설치하는 방법을 잘 보여주고 있다. 알맞은 포인트에 조심스럽게 접근하여 „딸깍“ 소리가 들릴 때까지 조심스럽게 누르면 메모리가 정확한 위치에 자리잡는다. 사람의 손에게는 이런 프로세스가 정말 간단한 일이지만, 산업용 로봇은 이러한 조립 프로세스가 굉장히 어려운 과제이다. 산업용 로봇은 사람과 달리 섬세하게 누르는 동작을 하지 못하기 때문이다.

헝가리의 센서 전문업체 Optoforce 덕분에 Universal Robots나 Kuka와 같은 제조사 경량로봇은 수 분 이내에 그리고 프로그래밍 없이 이러한 촉각을 얻을 수 있게 되었다. 촉각센서에 속하는 어플리케이션 소프트웨어 패키지는 DDR4 메모리 조립과 같이 민감한 회로기판의 전자동 실장을 포함하고 있다. 이 소프트웨어를 통해 센서가 로봇 암에 추가의 데이터를 제공할 뿐만 아니라, 데이터를 평가하고 로봇을 적절하게 제어할 수 있다. 이렇게 복잡한 절차를 수 분 안에 자동화할 수 있다. 간단하여 필요한 프로그래밍 지식은 없어도 된다.

로봇이 섬세하고 유연한 압력작용을 가진 사람 손처럼 잡는 법을 로봇에게 수동으로 가리킨다. 로봇은 필요한 힘으로 부품을 회로기판에 정확하게 조립하고, 메모리가 맞물릴 때에 이를 느낀다. 반대로 섬세한 감각으로 메모리에서 민감한 클립을 열고 이를 다시 회로기판에서 제거할 수 있다. 한 면이나 두 면, 싱글 카드에 작업하거나, 소량 시리즈이거나 THT 실장, 혼합 실장 또는 SMD 실장에 상관없이, 올바른 촉각센서를 갖춘 경량로봇은 회로기판실장 시 자신의 제조환경과 사용자의 개별적인 필요에 적응한다. 촉각센서는 가성 대비 성능면에서 제품 품질은 더욱 높이고 안정적이면서 효율성을 높이고자 하는 회사에게 새로운 가능성을 제공한다.

복잡한 절차를 자동화하기 위한 비용은 사전 프로그래밍 된 소프트웨어 패키지를 통해 처음으로 소규모 업체에도 감당할 수 있게 되었다. 로봇은 수 분 내에 사용 가능하고 즉각 작업을 시작할 수 있다.

미세 감각으로 공작물 폴리싱과 다듬기

가공 프로세스의 마지막 단계인 공작물 폴리싱과 다듬기 프로세는 분야를 뛰어 넘어 가치창출의 본질적 구성요소이다. 이 공정이 제품의 최종 시각적 외관을 결정짓고 더불어 시장에서의 성공을 판가름하기 때문이다. 대리석 테이블, 손목 시계, 스마트폰 등 표면의 불규칙성을 제거하고 정교해야 제품이 고품질로 보인다. 하지만 원하는 만큼 훌륭한 표면을 달성하는 것은 그리 간단한 일이 아니다. 각각의 재료와 각각의 표면이 정교한 프로세스 중에 힘 작용에 의해 다르게 반응하고, 폴리싱 공정이나 다듬기 공정에 대한 요구가 다르기 때문이다. 여기서도 인간의 손끝 감각과 적응력이 요구된다. 이 작업은 통상적인 산업용 로봇보다는 인간 손의 핵심적 역량이 좌우되는 것이었다. 정교한 표면작업은 대부분 수작업으로 실시되는 경우가 많아 가공산업에서 비용이 많이 드는 항목이었다.

폴리싱 작업은 작업자들이 선호되는 작업이 전혀 아니다. 먼지에 많이 발생하고 이 먼지에 작업자들이 노출되어 불편할 뿐만 아니라 장기간 보호조치가 없다면 건강에도 해롭다. 게다가 모든 보호조치가 회사 입장에서는 비용요소이다. 이런 지루하고, 반복적이고 부분적으로 위험한 작업에 로봇을 투입하고, 높은 자격을 갖춘 전문인력은 다른 활동영역에 경제적으로 합리적으로 투입할 수 있다.

자동화된 폴리싱을 위한 민감한 경량로봇

OptoForce의 촉각센서는 경량로봇에 정밀한 촉각을 부여하여 복잡한 생산 프로세스의 자동화를 가능하게 한다.

현재의 딜레마처럼 들리는 상황도 실제로는 간단하게 해결할 수 있다. Optoforce사의 촉각센서는 경량로봇에 이러한 프로세스에 필요한 촉각을 부여하고 인간 손에 가까운 능력을 제공한다. 센서를 구비한 로봇 암은 아주 경미한 힘과 저항을 느끼고 실시간으로 적절히 반응할 수 있어 폴리싱 공정을 자동화하고 통일되게 형성할 수 있다. 표준 IP54를 이용한 인증 덕분에 Optoforce 센서 HEX-E와 HEX-H에게 폴리싱 작업 시 소용돌이 치는 먼지도 문제가 되지 않는다. 또한 특히 이 모델들은 하드웨어로서 센서 외에 광범위한 소프트웨어 패키지도 제공하여 수많은 사전 프로그래밍된 산업용 표준 어플리케이션, 특히 폴리싱이나 연마를 위한 어플리케이션을 포함하고 있다. 따라서 시스템을 제조설비에 통합하기 위한 시간도 최소화되어 15분 이내에 자동화 솔루션을 사용할 수 있다. 현재 이 어플리케이션 소프트웨어는 Universal Robots과 Kuka에서 사용하고 있다.

이러한 사실이 이론이거나 먼 미래의 비전이 아니며, 전세계 수많은 기업에서 이미 성공적으로 이행되고 있다. 기업들은 전세계적으로 높은 경쟁과 상승하는 인건비, 신체적인 피로, 단조로운 활동, 고객 측의 까다로운 품질 요건과 싸워야 한다. 기업들은 촉각을 갖춘 산업용 로봇을 구현함으로써 미래를 향해 중요한 한 단계를 나아가고 있다. 짧고 간단한 통합 프로세스를 통해 경제적 실현이 가능해졌다.